不同抗蛇行减振器对动车组蛇行失稳的影响研究

以CRH3型动车组为研究对象,研究了不同抗蛇行减振器对动车组一次蛇行和二次蛇行的影响规律。分析结果表明:T60抗蛇行减振器可以有效抑制车体的一次蛇行运动,但是对转向架的二次蛇行运动抑制能力不足;相反T70抗蛇行减振器可以大大提高转向架的二次蛇行运动稳定性,而对车体的一次蛇行失稳抑制能力不足。研究结果表明,理想的抗蛇行减振器应具备低频下体现小刚度和小阻尼特性,而高频下体现大刚度和大阻尼特性,从而保证CRH3型动车组可以适应不同线路条件、不同磨耗踏面的轮轨匹配要求,避免转向架失稳报警和晃车的发生。     

高速动车组低频周期性晃动问题分析与诊断

高速动车组同一车厢的两个转向架同相蛇行运动频率与车体固有上心滚摆频率接近时,车体因共振而出现低频周期性晃动,不仅影响乘坐舒适性,还会造成脱轨.本文根据低频周期性晃车成因,提出一种以车体横向加速度为研究对象的诊断方法.首先设置车体横向加速度阈值,对超阈值处延拓获得可能存在问题区段,然后利用集合经验模态分解法对这些区段车体...     

基于3种典型踏面的高速转向架稳定性研究

在分析高速轮轨匹配特征的基础上,以350 km.h-1速度等级的CRH3动车组作为研究对象,应用线性稳定性分析方法绘制高速轮轨空间的稳定安全裕度3维图。线性稳定性计算表明:等效锥度越大,转向架蛇行振动固有频率越高,因而必须不断增强抗蛇行减振器的串联刚度。非线性稳定性仿真计算表明:抗蛇行减振器需要利用其动态液压刚度的非线性形成宽频带吸能特性,以满足衰减蛇行振动、控制蛇行振幅和权衡准静态曲线通过性能等要求。仿真计算得出的动车转向架横向加速度值与实际测试的加速度值相吻合。根据曲线踏面磨耗情况确定了CRH3动车组选用3个典型车轮踏面(XP55,S1002CN和LMA)可以达到的最高商业运营速度。     

动力集中动车组动力车直线运行晃车问题研究

针对动力集中动车组动力车直线运行时出现的晃车问题开展试验研究和仿真分析。首先通过线路试验数据的对比,分析了仅调整轴箱拉杆关节刚度和抗蛇行减振器关节刚度的效果,研究了晃车问题与轮轨等效锥度、抗蛇行减振器安装角度的关联性。然后借助于动力学分析软件建立了动力学仿真模型,成功复现了该车在历次实车试验期间曾出现的各种晃车现象,从而验证了仿真模型的正确性。在此基础上通过动力车模态分析研究了晃车现象的机理。结果表明:动力车直线运行晃车现象是由于在小的轮轨等效锥度和大的抗蛇行减振器安装角度条件下,动力车车体存在阻尼比很小的二阶蛇行模态,也即由于抗蛇行减振器安装角度不当而引起的低等效锥度下的车体蛇行失稳问题。     

高速转向架非线性与高铁车辆安全稳定性裕度

以高速轮轨关系空间为边界条件,分析高速转向架的非线性稳定性、拖车构架点头迟滞非线性和抗蛇行高频卸荷机制,并根据实践经验将提高高铁车辆稳定性裕度的主要途径归纳为2种抗蛇行模式,即大阻尼抑制蛇行和抗蛇行吸能频带.但大阻尼抑制蛇行将带来降低车体横向平稳性和恶化轮轨磨耗等诸多负而影响.因此,针对构架振动报管等高铁应用的新问题,提出基于抗蛇行吸能频带的安全稳定性裕度调控方案,并在台架试验基础上制订了抗蛇行软约束的积极对策,仿真预期结果表明其完全可以保障380 km·h<'-1>运营速度下高铁车辆的安全稳定性裕度.     

高速动车组横向悬挂系统失效故障的诊断方法

针对现有基于Kalman滤波技术的故障诊断方法不能有效诊断高速动车组横向悬挂系统失效故障的问题,通过建立高速动车组横向悬挂系统动力学仿真分析模型对高速动车组横向悬挂系统失效故障的特征进行分析发现,高速动车组横向悬挂系统中抗蛇行减振器失效故障对0~10Hz频段内的转向架横向振动加速度信号敏感,二系横向减振器失效故障对0~2Hz频段内的车体横向振动加速度信号敏感;基于此,提出改进的基于Kalman滤波技术的失效故障诊断方法,用于高速动车组横向悬挂系统失效故障的诊断。用该改进方法对转向架横向振动加速度信号进行0~10Hz滤波、对车体横向加速度信号进行0~2Hz滤波,然后计算二者信号的综合新息加权平方和(WSSR),若该WSSR有突变,则表明高速动车组横向悬挂系统发生失效故障。仿真分析结果表明:在车速为300km·h-1速度级下,采用改进方法可以有效地诊断高速动车组横向悬挂系统抗蛇行减振器和二系横向减振器的失效故障。     

超限货物列车与邻线普通货物列车会车条件

采用SIMPACK多刚体系统动力学仿真软件建立N17AK型平车的超限重车动力学模型,仿真计算不同工况下超限货车侧滚振动引起的横向偏移量,依据仿真计算结果给出超限货物列车与邻线普通货物列车在超限货物不同高度处的会车条件.仿真计算表明,在线路工况相同的条件下,侧滚振动引起的货车横向偏移量随着超限货物列车运行速度的提高而增大;在线路工况和超限货物列车运行速度均相同的条件下,侧滚振动引起的货车横向偏移量随着超限货物计算点距轨面高度的增加而增大;超限货物列车以120 km·h-1的最高速度在Ⅰ级线路上运行和以70 km·h-1的最高速度在Ⅲ级线路上运行这2种不利工况相比较,以后者的侧滚振动引起的货车横向偏移量为大.     

120km／h 4E轴焊接构架式转向架动力学性能研究

针对配装在速度120km／h、载重210t凹底平车及250t凹底平车上的4E轴焊接构架式转向架进行了详细的动力学仿真分析。兼顾空、重车工况，提出可以由11个关键参数综合控制载重210t凹底平车及250t凹底平车的动力学性能，给出了动力学性能的优化步骤，并协调解决了曲线通过性能和蛇行运动稳定性之间的固有矛盾，同时还对车辆运行平稳性进行了仿真分析。根据仿真分析结果，确定了转向架的设计方案。转向架样机配装在速度120km／h、载重210t凹底平车及250t凹底平车后，进行了线路动力学试验，试验结果表明，在133km/h速度范围内，210t凹底平车及250t凹底平车空、重车均未发生蛇行失稳现象，均具有良好的曲线通过性能和优级的运行平稳性。仿真分析结果和试验结果都表明，4E轴焊接构架式转向架不设均衡装置是可行的。     

350 km·h-1高速列车噪声机理、声源识别及控制

为了考察350 km·h-1高速列车在运行状态下的车外噪声水平、主要声源及其源强分布特性,根据国内外高速列车噪声理论和试验研究经验,在列车和线路状况满足ISO3095-2005标准相关要求的前提下,在京津城际铁路选取现场测试工点,采用多通道阵列式噪声数据采集分析系统,对京津城际铁路高速列车噪声进行现场测试.测试数据分析结果表明:350 km·h-1高速列车车外辐射噪声的主要声源为轮轨接触部位、转向架、受电弓及其底座以及车辆连接处的气动噪声;对车辆上不同位置测得的声暴露级按大小排序,前4名的依次为头车轮轨接触位置、第2节车辆受电弓位置、第2节车辆的轮轨接触位置、头车和第2节车辆上部的气动噪声.由此提出350 km·h-1高速列车噪声的控制策略及措施.     

高速动车转向架动力学性能SIMPACK仿真建模与分析

针对高速动车转向架动力学性能的影响因素缺乏综合分析,提出一种基于SIMPACK的高速动车转向架动力学性能仿真建模与分析方法。以高速动车安全舒适运行需求为目标,根据高速试验列车客车强度及动力学性能规范,构建高速动车转向架动力学性能评定的指标,并研究基于SIMPACK的转向架动力学性能仿真评价及其实现流程。以CRH2型动车组为例,建立其转向架及车体的动力学仿真模型,具体分析四类车轮踏面类型和五类一系及二系悬挂系统等主要影响因素,提取CRH2型高速动车稳定及平稳运行的重要特征参数,为高速动车组转向架的动力学设计及优化提供支持。     

基于MATLAB软件的动车组转向架悬挂系统半主动控制仿真分析

基于CRH2高速动车组转向架悬挂系统结构,对列车垂直、水平两个方向建立动力学模型。利用模糊控制理论,对影响车辆运行平稳性的沉浮、点头、横移、侧滚及摇头等刚体振动进行控制策略分析。根据半主动控制系统的特性要求,提出采用磁流变阻尼替换原有油液阻尼,达到降低车体各个方向的振动加速度从而提升车体稳定性的目的。以中国干线铁路轨道功率谱密度为轨面激励发生基础,联合MATLAB软件中的Simulink模块进行整车性能仿真研究。仿真结果显示,该半主动控制悬挂系统能够较好地抑制两个方向的5种振动模式,对于改善车辆运行平稳性、降低转向架所受冲击力有良好的作用,在设计上可使用半主动控制的磁流变悬挂系统代替传统铁道车辆被动悬挂控制。     

风载对高速列车蛇行运动稳定性影响

采用空气动力学和车辆动力学2种分析方法，建立考虑横风作用的高速列车空气动力学模型，分析不同风速及车速条件下列车所受的气动载荷特性变化规律；建立车辆-轨道耦合动力学模型，对高速列车在不同风速横风和轨道不平顺组合作用下头车、尾车和中间车的蛇行失稳临界速度、蛇行振动极限环幅值、蛇行振动频率、蛇行失稳特征等进行对比分析。结果表明：高速列车通过横风区段时产生的气动载荷对其蛇行失稳临界速度有明显影响，头车的蛇行临界速度较无风时明显下降，尾车及中间车的降幅次之；无风与风载工况下车辆的蛇行失稳形式存在本质区别，无风工况下车辆易发生二次蛇行，风载作用下车辆易发生一次蛇行；风载作用下，车辆发生蛇行失稳的最不利工况为较大的等效气动横向力和较大的气动升力共同作用的组合工况；风载和轨道不平顺的持续时间对车辆蛇行运动极限环振动幅值会产生影响，因此在评估高速列车在大风工况下的运行安全性时，有必要考虑实际的风载和轨道不平顺激励的大小和持续时间。     

车体侧滚对列车气动性能和运行稳定性的影响

为探明横风作用下车体侧滚对列车气动性能和运行稳定性的影响,采用三维、定常、不可压缩雷诺时均方程和k-ε双方程湍流模型,对CRH5G动车组进行仿真计算。研究结果表明:当侧滚角从0°增加到2.5°时,车底部迎风侧负压减小,绝对值最大相差532 Pa,车顶迎风侧负压增大,绝对值最大相差579 Pa,车底压力变化的区域更大,车顶和车底背风侧的压力变化都不大;头车后部车底负压减小,绝对值最大相差470 Pa;气动力方面,列车升力增大,头车升力变化最为明显,从0.15 k N增加到16.6 k N;头车的点头力矩提升了20%,尾车的点头力矩下降了7%;进一步的车辆动力学仿真计算结果表明:车体侧滚引起的气动载荷变化对列车脱轨系数、倾覆系数的影响很小。因而在研究横风作用下的列车运行稳定性时,一般可不考虑车体侧滚对气动性能的影响。     

D9A型凹底平车动力学性能研究

对3D轴焊接构架转向架进行了全面的动力学性能仿真分析,兼顾空重车工况,协调解决了D9A型凹底平车的蛇行运动稳定性与曲线通过性能之间的固有矛盾。依据仿真分析结果,设计生产了3D轴焊接构架转向架样机,并进行了装车(D9A型凹底平车)线路动力学试验。试验结果表明,在132 km/h速度范围内,D9A型凹底平车空重车均未发生蛇行失稳现象,D型凹底平车具有良好的曲线通过性能及优级的运行平稳性。     

等效锥度对120km/h地铁车辆横向稳定性影响研究

基于目前120 km/h B型地铁车辆在实际运营中出现车轮等效锥度较大的情况,借助Simpack动力学仿真软件,建立车辆多体动力学模型,还原了目前车辆在实际运营中车轮磨耗后出现的异常振动。仿真发现,车辆在车轮等效锥度为0.5时,车体存在因转向架蛇行造成的5.5 Hz振动频率和因车体上心滚摆模态被轨道不平顺激发造成的2.5 Hz振动频率,因此造成车体横向平稳性指标过大。通过对悬挂参数分析发现,适当增大一系横向定位刚度可有效降低车轮等效锥度较大时的车辆横向平稳性指标。     

铁路货车参数对车轮磨耗影响的仿真研究

为研究铁路货车参数对车轮磨耗的影响,在确定车轮磨耗仿真原理的基础上,采用轮轨半赫兹接触模型、FASTSIM算法和修正后的Zobory车轮磨耗模型以及车辆-轨道系统动力学模型建立车轮磨耗预测模型,仿真研究转向架结构型式、一系定位刚度和轴距以及车轮直径、车速对车轮磨耗的影响.结果表明:与装用摆动式和交叉支撑转向架相比,装用径向转向架能有效地减轻轮缘磨耗,并能增加车轮段修磨耗寿命;一系纵向定位刚度从9MN·m-1增加到21 MN·m-1后,车轮段修磨耗寿命减少33％,轮缘磨耗增加124.7％;轴距从1.6m增大到2.4m后,车轮段修磨耗寿命减少36.6％,轮缘磨耗增加180.2％;车速从60km· h-1增加到120 km· h-1时,车轮段修磨耗寿命降低45.0％,磨耗面积增加74.2％;车轮直径从800 mm增加到915 mm后,车轮段修磨耗寿命增加30.5％,轮缘磨耗减小20.1％,因此增大车轮直径可以减小大轴重货车的车轮磨耗.     

2B_0机车车体低频横向晃动现象研究

为解决某2B_0机车车体出现的低频横向晃动问题,分析等效锥度对低频横向晃动的影响,采用根轨迹法分析该车辆系统的振动特性,明确低频晃动产生的原因,最终提出整改措施。分析结果表明,较小等效锥度下转向架蛇行运动模态与车体固有的摇头、侧滚模态之间显著的耦合共振是低频晃动产生的主要原因,从减小抗蛇行减振器安装角度、减小轴箱纵向刚度和减小电机减振器阻尼等三个方面对机车进行综合整改,可以有效抑制转向架蛇行模态与车体固有横移模态之间的耦合共振,增加一次蛇行稳定性。非线性动力学计算及现场整改试验的结果均表明,机车在采用整改措施后基本消除了低频晃动,验证了分析的正确性。     

基于磁流变液阻尼器的高速货车转向架动力学性能研究

分析了现有货车转向架弹性旁承结构的局限性,针对高速货车转向架悬挂系统在运行稳定性和运行安全性两方面的设计难点,提出以可控阻尼的磁流变液阻尼器代替弹性旁承,拟解决高速运行条件下车辆在直线行驶稳定性和曲线通过安全性两方面难以兼顾的问题.通过在Adams/Rail下建立高速货车转向架和车辆动力学模型,仿真对比了安装弹性旁承和磁流变液阻尼器两种抗蛇行连接方式的货车转向架在直线、曲线上的动力学性能.结果验证了磁流变液阻尼器在货车转向架上运用的可行性,以及高速运行条件下其相对于弹性旁承的优越性,是一种理想的可控阻尼装置.     

大跨度铁路无砟轨道桥梁动力性能试验研究

为检验、评估铁路大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的动力性能,验证大跨度桥上纵连板式无砟轨道的设计方法,对遂渝线新北碚嘉陵江大桥主桥(94 m 168 m 84 m)进行全桥动力试验研究.该桥的自振特性以及200 km·h-1速度等级CRH2动车组和120 km·h-1速度等级货物列车以不同速度通过桥梁时桥跨结构动力响应的试验结果表明,新北碚嘉陵江大桥连续刚构桥动力性能良好,具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,能够满足CRH2动车组以160～200 km·h-1速度、120 km·h-1速度等级货物列车以70～120 km·h-1速度运行的安全性要求.     

高速动车组悬挂部件失效动力学性能研究

利用SIMPACK软件建立了适用于高速转向架悬挂系统故障检测的国内某型高速动车组车辆动力学仿真模型,并根据所建立的动力学模型分别研究了在不同速度条件下一系垂向减振器、二系空气弹簧、二系抗蛇行减振器失效时整车不同部位表现出的动力学性能。通过对车体不同部位及前后转向架动态响应信号的时域、频域特性进行分析,获得了转向架悬挂部件故障与整车系统响应的关联关系,提出了分别针对一系垂向减振器、二系空气弹簧、抗蛇行减振器失效敏感的故障特征因子,从而对悬挂部件故障进行检测与定位。